改性聚合物隔膜的制備及在鋰硫電池中的應(yīng)用.pdf

1、鋰硫電池因其高比容量和比能量，以及低成本和低污染而廣受人們關(guān)注。但是單質(zhì)硫不導(dǎo)電且在充放電過(guò)程中生成的多硫化鋰易溶于有機(jī)電解液而降低了活性物質(zhì)利用率，使其實(shí)際應(yīng)用受到了限制。聚合物隔膜在鋰硫電池中承擔(dān)著重要角色，對(duì)其性能起著至關(guān)重要的作用，本論文制備了三種結(jié)構(gòu)的改性聚合物隔膜，采用SEM、FTIR、XRD等測(cè)試手段表征改性隔膜的結(jié)構(gòu)和形貌，并組裝成扣式電池對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，研究其結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系。
　?。?）利用導(dǎo)電劑乙

2、炔黑、Super P對(duì)Celgard2300聚合物隔膜進(jìn)行表面改性，通過(guò)導(dǎo)電性的提高來(lái)增強(qiáng)電極反應(yīng)活性。結(jié)果表明，在0.1 C的倍率下，得到乙炔黑、Super P改性隔膜的首次放電比容量分別為858 mAh·g-1和1198 mAh·g-1；經(jīng)過(guò)50次循環(huán)后，放電比容量衰減到485 mAh·g-1和483 mAh·g-1，比容量較未經(jīng)改性聚合物隔膜有所上升，說(shuō)明活性物質(zhì)利用率得到了一定程度提高。另一方面，容量衰減依然比較明顯，循環(huán)穩(wěn)定性

3、仍有待進(jìn)一步改善。
　?。?）采用多孔硅藻土與導(dǎo)電劑復(fù)合來(lái)改性聚合物隔膜。硅藻土的多孔結(jié)構(gòu)不僅能增加導(dǎo)電劑的負(fù)載量，進(jìn)一步提升電化學(xué)反應(yīng)活性，還能在一定程度上抑制反應(yīng)中間產(chǎn)物多硫化鋰的穿梭效應(yīng)。結(jié)果表明，在0.1 C倍率下，硅藻土/乙炔黑、硅藻土/Super P復(fù)合物的首次放電比容量分別提高到1358 mAh·g-1和1246 mAh·g-1；經(jīng)50次循環(huán)后，分別保持在699 mAh·g-1和964 mAh·g-1。另外硅藻土的加

4、入也提升了隔膜對(duì)電解液的親和作用，降低了電池極化，從而保證了鋰離子在電極材料中“無(wú)阻礙”遷移，循環(huán)穩(wěn)定性有所提高。
　?。?）采用Hummers法制備氧化石墨烯（GO），通過(guò)FTIR和XRD表征得知GO的氧化程度較高，用該GO對(duì)聚合物隔膜進(jìn)行表面改性，通過(guò)電化學(xué)性能測(cè)試表明，在0.1 C倍率下，經(jīng) GO改性聚合物隔膜首次放電比容量雖然不高（974.8 mAh·g-1），可能是由于GO中的缺陷不利于導(dǎo)電性的發(fā)揮，使得電化學(xué)反應(yīng)的活化